IUH - Khóa luận tốt nghiệp Kỹ thuật xây dựng - Chung cư SPRING HOME IUH - Khóa luận tốt nghiệp Kỹ thuật xây dựng - Chung cư SPRING HOME IUH - Khóa luận tốt nghiệp Kỹ thuật xây dựng - Chung cư SPRING HOME IUH - Khóa luận tốt nghiệp Kỹ thuật xây dựng - Chung cư SPRING HOME IUH - Khóa luận tốt nghiệp Kỹ thuật xây dựng - Chung cư SPRING HOME
TỔNG QUAN VỀ CÔNG TRÌNH
Giới thiệu về công trình
1.1.1 Mục đích xây dựng công trình
Để một đất nước phát triển mạnh mẽ trên tất cả các lĩnh vực kinh tế - xã hội, trước hết cần có cơ sở hạ tầng vững chắc và điều kiện thuận lợi cho đời sống và công việc của người dân Với vị thế ngày càng khẳng định trong khu vực và quốc tế, việc cải thiện an sinh và cơ hội làm việc cho người dân là mục tiêu then chốt, trong đó nhu cầu về nơi ở đóng vai trò cấp thiết Dân số tăng nhanh đã làm nhu cầu mua đất xây dựng nhà ở ngày càng lớn, trong khi quỹ đất nội thành có hạn nên giá đất leo thang và đẩy nhiều người gặp khó khăn tài chính Giải pháp tối ưu là đẩy mạnh xây dựng chung cư cao tầng và phát triển quy hoạch khu dân cư tại các quận và khu vực ngoại ô trung tâm thành phố, nhằm đáp ứng nhu cầu ở, tối ưu hóa quỹ đất và thúc đẩy đô thị phát triển bền vững.
Cùng với đà tăng trưởng của nền kinh tế thành phố và sự mở rộng của dòng vốn đầu tư nước ngoài vào thị trường bất động sản, thị trường hứa hẹn nhiều triển vọng đối với đầu tư xây dựng cao ốc văn phòng, khách sạn cao tầng và chung cư cao cấp, được thiết kế chất lượng cao nhằm đáp ứng nhu cầu sinh hoạt ngày càng cao của người dân và thúc đẩy sự phát triển đô thị.
Việc xuất hiện ngày càng nhiều cao ốc trong thành phố cho thấy sự đầu tư mạnh mẽ vào cơ sở hạ tầng, đáp ứng nhu cầu cấp thiết của đô thị Những dự án này góp phần tạo nên diện mạo mới cho thành phố và thúc đẩy sự phát triển kinh tế địa phương Đồng thời, chúng mở ra nhiều cơ hội việc làm cho người dân, nâng cao thu nhập và đời sống cộng đồng.
Trong ngành xây dựng, sự xuất hiện của các tòa nhà cao tầng đã đóng góp tích cực vào sự phát triển bằng cách tiếp thu và áp dụng các kỹ thuật hiện đại cùng công nghệ mới trong tính toán, thi công và xử lý thực tế Các phương pháp thi công hiện đại từ nước ngoài mở ra cơ hội nâng cao hiệu suất, chất lượng và an toàn của dự án, đồng thời thúc đẩy chuyển giao công nghệ và nâng cao năng lực cạnh tranh cho ngành.
Chính vì thế, công trình chung cư Spring Home được thiết kế và xây dựng nhằm đáp ứng các mục tiêu đã đề cập Đây là khu nhà cao tầng hiện đại, có cảnh quan đẹp và đầy đủ tiện nghi, phù hợp cho sinh sống, giải trí và làm việc Việc thiết kế và thi công của Spring Home đảm bảo chất lượng cao, mang đến không gian sống tiện nghi để phục vụ nhu cầu của người dân.
1.1.2 Vị trí và đặc điểm công trình
1.1.2.1 Vị trí công trình Địa chỉ: 326 đường Lê Trọng Tấn, phường Khương Mai,Hà Nội
1.1.3 Bố cục kích thước tổng thể công trình
Công trình có dạng hình dạng vuông vắn với kích thước 25 x 46 (m 2 ) và có các kích thước như sau:
Theo phương ngang nhà công trình có 6 trục gồm:
Trục 1, 2, 3, 4, 5,6 với tổng chiều dài L1 = 46 (m)
Theo phương dọc nhà công trình có 4 trục gồm:
Trục A, B, C, D với tổng chiều dài L2 = 25 (m)
Công trình được bảo vệ bởi hệ thống tường rào bao quanh và mặt đứng chính có sân rộng, được bố trí cây xanh để tăng thêm vẻ đẹp cho công trình Công trình gồm 1 tầng trệt, 13 tầng điển hình và 1 mái; chiều cao tầng trệt là 4 m, chiều cao từ tầng 1 đến mái là 3,4 m Thiết kế theo hình thức khung chịu lực bằng bê tông cốt thép đổ tại chỗ.
1.1.4 Cao độ các tầng công trình
Cao độ mặt sân (MĐTN): -0.000 (m)
Tầng trệt: từ cao độ 0.000 (m) đến cos +4.000 (m)
Tầng 2 đến tầng mái: nằm ở cao độ +7.400 (m) đến cao độ +51.600 (m)
1.1.5 Phân khu chức năng công trình
Số tầng: 1 tầng hầm + 1 tầng trệt + 13 tầng trên + 1 mái
Phân khu chức năng: công trình được chia khu chức năng từ dưới lên
Tầng hầm: Khu vực gửi xe
Tầng trệt: Sảnh chính, phòng quản lý, phòng bảo vệ, căn tin…
Tầng 1 đến tầng 13: Khu căn hộ
Tầng sân thượng: có hệ thống thoát nước mưa cho công trình hệ thống thu lôi chống sét…
1.1.6 Mặt đứng kiến trúc công trình:
Mặt đứng công trình vuông vắn, ít lồi lõm
Công trình được xây dựng chủ yếu bằng bê tông cốt thép đổ tại chỗ và sử dụng cửa kính, mang lại sự bền vững và thẩm mỹ hiện đại cho kết cấu Mặt đứng của công trình được thiết kế theo kiểu các mảng khối hộp đồng bộ và đối xứng, tạo nên một tổng thể kiên cố và hài hòa.
Thiết kế hệ thống cửa sổ và lam thông gió không chỉ mang lại sự thông thoáng cho công trình mà còn tăng tính thẩm mỹ nhờ yếu tố trang trí, giúp kiến trúc to lên vẻ sang trọng và lịch sự.
Các giải pháp kiến trúc công trình
1.2.1 Giải pháp kết cấu phần thân
Công trình được thiết kế theo dạng kết cấu khung bê tông cốt thép chịu lực, gồm móng, cột, dầm và sàn được đúc tại chỗ bằng bê tông cốt thép, đảm bảo truyền tải tải trọng hiệu quả từ mái xuống móng và tăng khả năng chịu lực cho toàn bộ công trình.
Tường xây gạch ống phối hợp với gạch thẻ
1.2.2 Giải pháp kết cấu phần nền móng
Chọn móng bê tông cốt thép chịu lực
Nền được gia cố bằng phương án móng cọc
1.2.3 Giải pháp thông thoáng và chiếu sáng
Công trình sử dụng cả hai biện pháp chiếu sáng tự nhiên và chiếu sáng nhân tạo:
Mọi phòng đều có bề mặt tiếp xúc lớn với không gian bên ngoài, vì vậy giải pháp lấy sáng tự nhiên được thiết kế đồng bộ thông qua hệ thống cửa kính và các khoảng mở Hệ thống này tối ưu hóa ánh sáng mặt trời vào mọi không gian, giảm sự phụ thuộc vào đèn điện, tiết kiệm năng lượng và mang lại không gian sống sáng, thoáng và dễ chịu cho người dùng.
Chiếu sáng nhân tạo được thực hiện nhờ hệ thống đèn, đáp ứng đầy đủ nhu cầu chiếu sáng cho công trình
Giải pháp thông gió có kết hợp thông gió tự nhiên và thông gió nhân tạo
Thông gió tự nhiên theo phương ngang được thực hiện qua hệ thống cửa chính và cửa sổ
Thông gió theo phương đứng qua hệ thống cầu thang bộ
Thông gió nhân tạo được thực hiện bằng hệ thống điều hòa không khí trung tâm; hệ thống được làm lạnh nhờ mạng đường ống chạy dọc theo lõi thang và chạy trong trần treo theo phương ngang để đưa khí lạnh tới các vị trí tiêu thụ.
1.2.4 Giải pháp cấp điện – máy lạnh
Điện trung thế 15 kV được đưa vào công trình qua hệ thống ống dẫn ngầm, các ống được phối từ dưới lên qua các nhánh dẫn đến các vị trí sử dụng Để đảm bảo nguồn điện liên tục, công trình còn có hệ thống điện dự phòng gồm hai máy phát điện diesel được trang bị và sẵn sàng hoạt động khi cần.
Khi nguồn điện chính bị mất vì lý do nào đó, máy phát điện sẽ cung cấp điện cho các khu vực sau:
Hệ thống phòng cháy và chữa cháy
Hệ thống chiếu sáng và bảo vệ
Hệ thống máy tính trong toà nhà tại công trình
Nguồn cấp điện cho công trình từ nguồn điện của thành phố Hồ Chí Minh, được cung cấp qua hệ thống điện hạ thế đến công trình Hệ thống cấp điện cho từng phòng qua đồng hồ kế riêng, đảm bảo đáp ứng đầy đủ nhu cầu sử dụng sinh hoạt cho mỗi căn hộ.
Máy lạnh: Máy lạnh được bố trí phù hợp với từng căn hộ đảm bảo vị trí sử dụng tốt nhất
1.2.5 Giải pháp cấp thoát nước và phòng cháy chữa cháy
1.2.5.1 Hệ thống cấp thoát nước
Nước từ hệ thống cấp nước chính của Thành phố được dẫn vào bể chứa đặt ở tầng hầm của công trình, sau đó được bơm lên mái để dự trữ Qua hệ thống bơm, nước được phân bổ và đáp ứng nhu cầu sử dụng của các tầng Lượng nước dự trữ được tính toán để đảm bảo khả năng phục vụ cho công tác cứu hoả khi cần thiết.
Nước mưa từ tầng mái, ban công và lô gia được thu qua sê-nô, kết hợp với nước thải sinh hoạt đưa vào hệ thống đường ống thoát tới bể xử lý nước thải; sau quá trình xử lý, nước thải được xả ra hệ thống thoát nước chung của Thành phố.
1.2.5.2 Hệ thống phòng cháy và chữa cháy
Thiết bị phát hiện báo cháy được lắp đặt ở mỗi tầng, từng phòng và tại các khu vực công cộng trên tầng đó Mạng lưới báo cháy được gắn đồng hồ và đèn báo cháy để cảnh báo nhanh chóng Khi phát hiện cháy, bảo vệ phải kiểm soát và khống chế hỏa hoạn cho công trình và thông báo cho cơ quan chức năng chữa cháy để được cứu hộ kịp thời.
Nước được lấy từ bể xuống Các đầu phun nước được lắp đặt ở các tầng theo khoảng cách thường là 3m một cái
1.2.5.3 Hệ thống thoát hiểm và chống sét
Trong mọi sự cố, cần tổ chức thoát người qua hệ thống thang máy, thang bộ và thang thoát hiểm, đồng thời hướng người dân và nhân viên thoát ra qua các cửa tầng trệt Việc điều phối thoát hiểm qua thang máy, thang bộ và thang thoát hiểm đảm bảo an toàn, nhanh chóng và hiệu quả, giúp mọi người thoát khỏi khu vực nguy hiểm qua lối ra tầng trệt.
Vấn đề thoát người của công trình khi có sự cố:
Cửa phòng cánh được mở ra bên ngoài
Thiết kế lối thoát hiểm cho phép di chuyển trực tiếp từ các phòng thoát ra hành lang, sau đó đến các khu vực thoát hiểm bằng thang bộ và thang máy mà không phải đi qua bất kỳ bộ phận trung gian nào khác Hệ thống này tối ưu luồng thoát, giảm thiểu thời gian và rủi ro trong tình huống khẩn cấp, đồng thời tận dụng hiệu quả hai phương tiện di chuyển là thang bộ và thang máy theo vị trí đã bố trí cho từng khu vực.
Khoảng cách từ phòng bất kỳ đến thang thoát hiểm đảm bảo < 40m
Mỗi khu có tối thiểu hai thang thoát hiểm nhằm đảm bảo an toàn phòng cháy chữa cháy cho cư dân; khoảng cách từ cửa căn hộ đến lối thoát nạn gần nhất trong công trình được duy trì ở mức hợp lý, với giới hạn tối đa không vượt quá 25m để đảm bảo thoát nạn nhanh chóng và an toàn trong mọi tình huống.
Thang thoát hiểm phải thiết kế tiếp giáp với bên ngoài
Lối thoát nạn được coi là an toàn nhờ hai điều kiện cơ bản: từ căn hộ tầng 1 có thể thoát ra ngoài trực tiếp hoặc qua tiền sảnh để ra ngoài; từ căn hộ ở bất kỳ tầng nào (trừ tầng 1) có thể đi qua hành lang dẫn tới lối thoát Việc bố trí này đảm bảo thoát hiểm nhanh chóng và an toàn cho người dân trong tình huống khẩn cấp.
Giải pháp thiết kế chống sét và nối đất
Trong thiết kế nhà ở cao tầng, cần đặc biệt chú ý đến các giải pháp chống sét nhằm ngăn sét đánh trực tiếp, kiểm soát cảm ứng tĩnh điện và cảm ứng điện từ, đồng thời ngăn chặn điện áp cao do sét lan truyền qua hệ thống đường dây cấp điện hạ áp trong công trình Nên sử dụng hệ thống chống sét tiên tiến để bảo vệ kết cấu, thiết bị và hệ thống điện, đồng thời đảm bảo thẩm mỹ kiến trúc và chống thấm, dột mái.
Trong thiết kế tầng, giao thông theo phương ngang chủ yếu diễn ra giữa các phòng và kết nối với nút thang bộ, thang máy thông qua dãy hành lang Đối với các tầng dịch vụ phía dưới có không gian rộng và mở, giao thông theo phương ngang không bị giới hạn, cho phép di chuyển tự do khắp mặt bằng sàn nhà Hệ cột, dầm ở giữa công trình được sử dụng làm lõi chứa thang máy và thang bộ, giúp liên kết các khu vực chức năng và tối ưu luồng di chuyển.
Giao thông theo phương đứng được thiết kế tập trung tại khu vực trung tâm của công trình, nơi bố trí thang máy và thang bộ để tối ưu việc di chuyển giữa các tầng Thiết kế này giúp người dùng di chuyển nhanh chóng và thuận tiện giữa các khu vực chức năng ở mỗi tầng, đồng thời tăng tính kết nối và giảm thời gian đi lại Số lượng thang máy được tính toán kỹ lưỡng để đáp ứng nhu cầu đi lại theo phương đứng, đảm bảo hoạt động thông suốt và đáng tin cậy cho toàn bộ tòa nhà.
THIẾT KẾ KẾT CẤU SÀN TẦNG ĐIỂN HÌNH
Chọn phương án thiết kế cho sàn
Sàn chịu lực là cấu kiện nhận trực tiếp tải trọng tác dụng lên công trình; tải trọng này được truyền từ sàn sang hệ dầm, sau đó từ dầm chuyển tiếp lên các cột và cuối cùng xuống móng, nhờ chuỗi truyền tải này mà tải trọng được phân bổ đồng đều và bảo đảm sự ổn định của toàn bộ kết cấu.
Sàn bê tông cốt thép được sử dụng rộng rãi trong xây dựng dân dụng và công nghiệp nhờ các ưu điểm nổi bật như độ bền cao, độ cứng lớn và khả năng chống cháy tốt; nó còn có khả năng chống thấm tương đối ổn định, đáp ứng tốt các yêu cầu về thẩm mỹ, vệ sinh và điều kiện kinh tế cho các dự án Tuy nhiên, sàn bê tông cốt thép có nhược điểm là khả năng cách âm chưa cao, vì vậy cần cân nhắc và bổ sung các giải pháp cách âm phù hợp khi công trình yêu cầu yếu tố âm thanh.
2.1.2.1 Theo phương pháp thi công
Sàn đổ toàn khối: làm ván khuôn, đặt cốt thép, trộn đổ bê tông tại vị trí đặt cốt thép
Sàn lắp ghép là hệ thống cấu kiện sàn được đúc sẵn tại nhà máy hoặc tại công trường, sau đó vận chuyển đến công trình bằng các phương tiện cẩu và lắp đặt vào đúng vị trí thiết kế Quy trình này tối ưu hiệu suất thi công, giảm khối lượng công việc tại công trường, đồng thời đảm bảo chất lượng và tính đồng bộ của sàn nhờ kiểm soát chất lượng ở khâu sản xuất và lắp ghép.
Sàn bán lắp ghép là hệ sàn trong đó các cấu kiện được chế tạo tại nhà máy và một phần được đổ tại công trình để đảm bảo độ cứng toàn khối và độ ổn định cho công trình Việc kết nối các phần sàn bằng kỹ thuật lắp ghép giúp tăng tính đồng nhất cấu kiện và tối ưu hóa quá trình thi công Sàn bán lắp ghép cũng được thiết kế để rút ngắn thời gian thi công, giảm chi phí và nâng cao chất lượng kết cấu so với phương án sàn truyền thống.
2.1.2.2 Theo sơ đồ kết cấu
Bản loại dầm mô tả một loại bản sàn liên kết với dầm hoặc tường ở một cạnh (liên kết ngàm) hoặc ở hai cạnh đối diện (kê tự do hoặc ngàm) và chịu tải phân bố đều Trong cấu kiện này, bản chỉ chịu uốn theo phương có liên kết, nên bản chịu lực một phương được gọi là bản một phương hay bản loại dầm.
Bản kê bốn cạnh là loại bản có liên kết ở cả bốn cạnh (tựa tự do hoặc ngàm), khiến tải trọng tác dụng lên bản được truyền qua các liên kết theo hai phương Do khả năng chịu uốn hai phương, bản này được gọi là bản hai phương hay bản kê bốn cạnh Tuy nhiên, hiệu quả cách âm của bản kê bốn cạnh không cao, nên khả năng cách âm vẫn còn hạn chế.
2.1.3 Chọn phương án kết cấu
Đổ toàn khối sàn sườn bê tông cốt thép là phương án được sử dụng rộng rãi trong xây dựng dân dụng và công nghiệp, nhờ nhiều ưu điểm nổi bật như bền vững, độ cứng cao và khả năng chống cháy tốt, cùng khả năng chống thấm tương đối và đáp ứng các yêu cầu về thẩm mỹ, vệ sinh và kinh tế Do chiều cao công trình thường ở mức thấp, giải pháp kết cấu sàn sườn đổ toàn khối được lựa chọn để tối ưu cấu kiện và thi công Phương án này phù hợp với nhiều loại công trình, mang lại hiệu quả vận hành an toàn, tiết kiệm và bền lâu.
Hình2 1 Mặt bằng kiến trúc tầng 1-13
Dựa vào mặt bằng kiến trúc, tường và vách ngăn phòng, cùng với kích thước và chức năng của các ô sàn, ta bố trí hệ dầm sàn để phân chia mặt bằng sàn thành các loại ô sàn khác nhau, như hình sau.
Kích thước (mm) Diện tích
Số liệu tính toán
2.2.1 Vật liệu sử dụng thiết kế sàn
Bê tông: chọn bê tông B25 có:
+ Mođun đàn hồi của bê tông: E b = 30 × 10 3 MPa
+ γ b2 = 0.9 đối với kết cấu bê tông: nhân với giá trị cường bộ R b để kể đến đặc điểm phá hoại của kết cấu này
+ Hệ số biến dạng ngang (hệ số poisson) = 0.2
Côt thép: Chọn thép CB240-T
Xết tỉ số hai cạnh ô bản L2/L1:
+ Nếu L2/L1 ≤ 2: bản làm việc 2 phương (loại bản kê)
+ Nếu L2/L1 > 2: bản làm việc 1 phương (loại bản dầm)
Trong đó: L1 – chiều dài cạnh ngắn của ô bản
L2 – chiều dài cạnh dài ô bản
Bảng 2 2 Sự làm việc của các ô bản Tên ô bản Số ô bản
2.2.3 Chọn sơ bộ kích thước các bộ phận sàn
Chiều dày bản sàn được xác định sơ bộ theo công thức: h_s = D m L_1, với điều kiện h_s ≥ h_min Trong đó h_s là chiều dày bản sàn; m là hệ số phụ thuộc vào loại bản, với m = (40 ÷ 45) đối với bản kê 4 cạnh, m = (30 ÷ 35) đối với bản dầm, và m = (10 ÷ 18) đối với bản công xôn.
D – hệ số phụ thuộc vào tải trọng, D = (0.8 ÷ 1.4)
L 1 – chiều dày cạnh ngắn của ô bản
VD: Tính sơ bộ sàn 𝑆1 h s = 1
44 4 = 0,9 (m) => Chọn chiều dày sàn là hb = 100 (cm)
Bảng 2 3 Bảng chọn chiều dày ô sàn
2.2.4 Chọn sơ bộ tiết diện dầm
Do hầu hết các dầm sàn đều là dầm nhiều nhịp nên chọn chiều cao tiết diện dầm: + Chiều cao dầm chính: h dc = (1
10) L Với L = 1000mm: nhịp dầm lớn nhất h dc = (1
10) 1000 = (625 ÷ 1000)mm Vậy chọn h dc = 700mm
+ Chiều rộng dầm chính: b dc = (1
Vậy kích thước dầm chính được chọn sơ bộ b dc × h dc = 700 × 300 (mm)
+ Chiều cao dầm phụ: h dp = (1
12) L Với L = 1000mm: nhịp dầm lớn nhất h dp = (1
12) 1000 = (500 ÷ 833,33)mm Vậy chọn h dp = 500mm
+ Chiều rộng dầm chính: b dp = (1
Vậy kích thước dầm chính được chọn sơ bộ b dp × h dp = 250 × 500 (mm)
+ Trong đó: h dc – chiều cao dầm chính h dp – chiều cao dầm phụ b dc – chiều rộng dầm chính b dp – chiều rộng dầm phụ
Hình 2 3 Mặt bằng bố trí dầm sơ bộ cho sàn tầng 1-13
Sơ đồ tính
Các ô sàn từ S1 – S6A có tỉ số L2/L1 ≤ 2 nên tính thép theo bản chịu lực hai phương Do các ô bản liên kết với dầm sàn ở bốn cạnh và có tỉ số hd/hs ≥ 3, nên xem cạnh của các ô bản liên kết ngàm vào dầm Vì vậy, theo mỗi phương cắt, bản được cắt thành dải rộng 1 m để tính toán theo ô bản loại 9.
Tải trọng tác dụng lên từng ô bản sàn
Tải trọng tác dụng phân bố đều trên từng ô bản sàn gồm có tĩnh tải và hoạt tải
Tải trọng thường xuyên tác dụng lên bản sàn gồm hai thành phần chính: trọng lượng của các lớp cấu tạo sàn và trọng lượng của các vách tường xây trên sàn Các trọng lượng này được phân bổ đều trên diện tích 1 m2 sàn để tính toán lực tác dụng và đảm bảo an toàn cho kết cấu Việc xác định tải trọng này giúp thiết kế sàn chịu lực tối ưu, xác định kích thước và vật liệu cần dùng, đồng thời đảm bảo sự ổn định và bền lâu của công trình.
Trọng lượng bản thân các lớp cấu tạo sàn là tải trọng phân bố đều tác dụng lên sàn, được xác định:
Gọi g_ic là trọng lượng bản thân của lớp cấu tạo sàn thứ i (kN/m^2) δ_i là chiều dày của lớp thứ i γ_i là trọng lượng riêng của lớp thứ i n_i là hệ số tin cậy về tải trọng của lớp thứ i Những tham số này xác định tải trọng tự trọng và đặc tính kết cấu của mỗi lớp sàn, phục vụ cho phân tích và thiết kế.
Tải trọng tính toán của sàn/1 m 2 g s = ∑ g i c × n i = ∑ δ i × γ i × n i (kN m⁄ 2 )
2.4.1.1 Tải trọng thường xuyên cho sàn phòng ngủ, phòng ăn, bếp, phòng khách, hành lang
Hình 2 5 Cấu tạo các lớp sàn phòng ngủ, phòng ăn, bếp, phòng khách, hành lang
STT Các lớp hoàn thiện sàn
1 Bản thân kết cấu sàn
Tổng trọng lượng các lớp hoàn thiện 1,35 - 1,69
Bảng 2 4 Tải trọng thường xuyên tác dụng lên các ô sàn phòng ngủ, phòng ăn, bếp, phòng khách, hành lang
2.4.1.2 Kích thước loại ô sàn và tải tường trên từng ô sàn:
Trọng lượng của tường ngăn được quy đổi thành tải trọng phân bố đều trên sàn, cho phép ước lượng tác động lên kết cấu một cách đơn giản và mang tính gần đúng Cách tính này dựa trên một công thức sẽ được trình bày ở phần sau, nhằm cung cấp một phương pháp nhanh và thuận tiện cho thiết kế ban đầu mà vẫn phản ánh đúng đặc tính tải trọng thực tế.
+ ht: chiều cao của tường + bt: bề rộng tườn
+ lt: chiều dài của tường
+ γt : khối lượng riêng của tường gạch lỗ, γt = 18 (kN/m 3 )
+ F: diện tích ô sàn chứa tường
Bảng 2 5 Tải tường xây trên dầm, sàn
Tường dày 100 bt (m) qt (kN/m) qt*
(kN/m) bt (m) qt (kN/m) qt* (kN/m)
Bảng 2 6 Tải tường 100,200 lên từng ô sàn
Kích thước (mm) Diện tích Chiều dài tường qt ( trên 1m ) (kN/m) qt ( trên 1𝑚 2 ) (kN/m)
Theo TCVN 2737:2023 bảng 4, mục 8.3 tải trọng phân bố đều trên sàn:
Bảng 2.7 Tải trọng tạm thời lên từng loại ô sàn
Xác định nội lực trong từng ô sàn
2.5.1 Ô sàn làm việc theo 2 phương
Từ ô S1 đến S6a => tính theo ô bản đơn loại 9
- Nội lực được xác định theo sơ đồ đàn hồi tính theo ô bản loại 9 và tỉ số L2/L1 ta tra bảng được các hệ số: m 91 , m 92 , k 91 , k 92
- Các ô bản tính theo ô bản đơn chịu lực hai phương (bản thuộc loại ô số 9) Theo mỗi phương cắt 1 dải có bề rộng b = 1m để tính
Theo phương canh ngắn: M 1 = m 91 × P i (kN m)
Theo phương cạnh dài: M 2 = m 92 × P i (kN m)
Theo phương cạnh ngắn: M I = k 91 × P i (kN m)
Theo phương cạnh dài: M II = k 92 × P i (kN m)
Giá trị tiêu chuẩn (kN/m2) Hệ số vượt tải
Phần ngắn hạn Toàn phần (kN/m 2 )
6 Mái bằng có sử dụng
7 Mái bằng không có sử dụng 0,00 0,75 0,75 1,30 0,98
Các hệ số m 91 , m 92 , k 91 , k 92 tra ở ô bảng loại 9, ứng với tỉ số L2/L1 của ô bản loại
Hình 2 6 Sơ đồ tính bản chịu lực 2 phương Bảng 2.8 Bảng tổng hợp nội lực sàn
(mm) L 2 /L 1 Hệ số moment Tải trọng q (kN/m 2 )
(mm) L 2 /L 1 Hệ số moment Tải trọng q (kN/m 2 )
Tính toán cốt thép cho ô sàn 1 phương và 2 phương
‒ Cốt thép cho các ô sàn được tính toán như cấu kiện chịu uốn với trình tự tính toán như sau:
Xác định các hệ số 𝛼 𝑚 , 𝜉 theo các công thức:
Chọn a = 20 mm, h0 = hs – a 0 – 20 = 80 mm α m = M γ b R b bh o 2 ξ = 1 − √1 − 2α m Diện tích cốt thép tính toán theo công thức:
R s Kiểm tra hàm lượng cốt thép: μ min = 0.1% ≤ μ = A s bh 0 ≤ μ max =ξ R γ b R b
R s Lựa chọn và bố trí cốt thép
Chọn lớp bê tông bảo vệ có chiều dày a (mm)
Kiểm tra lại khả năng chịu lực của tiết diện với cốt thép đã chọn ξ = R s A sc
2.6.1 Tính toán cốt thép cho ô sàn 2 phương
2.6.1.1 Tính toán cốt thép cho ô sàn S2 Ô sàn S2 có kích thước: L 1 = 3,5 (m); L 2 = 4 (m)
Chiều cao làm việc của tiết diện: ho = h – agt = 100 – 20 = 80 mm
Tải trọng tác dụng lên sàn:
P = (g tt + p tt + qt )L 1 L 2 = (4,44 + 1,5 + 5,59) × 3,5 × 4 = 161,42(kN) Ô S2 tính theo sơ đồ 9, có:
L 1 = 4 3,5= 1,143 → m 91 = 0.0199 Moment dương lớn nhất dưới nhịp:
Bê tông B30, cốt thép CB-400V, ξ R = 0,533
Xác định hệ số α m : α m = M 1 γ b R b bh o 2 = 3,21
Kiểm tra hàm lượng cốt thép: μ = A s bh o = 116,4
− μ min < μ < μ max => Hàm lượng cốt thép hợp lý
Các trường hợp còn lại Kết quả tính toán thép của các ô bản còn lại được tính toán tương tự như trên
2.6.2.2 Kết quả tính toán cốt thép sàn 2 phương
Trong tính toán thép theo giá trị momen, khi bố trí thép, mục tiêu là sự đơn giản và an toàn cho cấu kiện Do đó, các ô liền kề có giá trị lớn hơn được ưu tiên bố trí cho các ô có giá trị nhỏ hơn, nhằm tối ưu sự chịu lực và đảm bảo độ tin cậy của kết cấu.
Kết quả tính toán và lựa chọn cốt thép sàn 2 phương được thể hiện ở Bảng 2.12 như sau:
Bảng 2 6 Kết quả tính toán cốt thép các ô sàn 2 phương Ô sàn M (kN.m) α m ξ b
+ Đối với cốt thép ở nhịp (chống momen dương), cốt thép theo phương cạnh ngắn L1 dặt ở dưới Cốt thép theo phương cạnh dài đặt ở trên
+ Đối với cốt thép ở gối (chống momen âm), chiều dài thanh thép vươn ra tính từ mép gối tựa đi ra tối thiểu là Lo1/4
+ Thép mũ của hai ô kề nhau thì dùng thép mũ của ô lớn hơn
+ Chọn chiều dày lớp bê tông bảo vệ là 2cm.
Kiểm tra vết nứt của ô sàn S5
2.7.1 Kiểm tra điều kiện hình thành vết nứt tại gối
- Cốt thép sàn sử dụng: CB240-T
❖ Chọn ô sàn có tiết diện lớn nhất kiểm tra nứt
- Tiết diện ô sàn S5 có tiết diện: 4,25 × 4.3 (𝑚)
Sàn làm việc theo 2 phương (bản kê)
Chiều cao tính toán h0 = 100 – 20 = 80mm
Xét dãi 1m theo phương cạnh ngắn:
+ Cốt thép tại gối: 5 cây ∅8 có A s = 2.53 × 10 −4 (m 2 )
Hình 2 7 Sơ đồ làm việc của ô sàn
Vết nứt hình thành khi tsshỏa mãn điều kiện momen do ngoại lực tác động lớn hơn momen kháng nứt của tiết diện
- M: Là momen do ngoại lực tác động tạo ra tại tiết diện tính toán
+ Mômen do tĩnh tải gây ra: g s tc = 5.516 (kN/m 2 )
24 = 4.151 (kN m) + Mômen do hoạt tải gây ra: P s tc = 1.5 (kN/m 2 )
- M tương ứng với các trường hợp tải trọng
+ Bề rộng vết nứt do tác động dài hạn của TT + .HT
M 1 = M TT +.M HT = 3.678 + 0.3 × 1.12 = 4.01 (kN m) + Bề rộng vết nứt do tác động ngắn hạn của TT + HT
M 2 = M TT + M HT = 3.678 + 1.12 = 4.798 (kN m) + Bề rộng vết nứt do tác động ngắn hạn của TT + .HT
- Mcrc: Là giới hạn momen tiết diện chịu được trước khi hình thành vết nứt
M crc = γ × R bt.ser × I red × A red
30000 = 6.67 + Rbt.ser là cường độ chịu kéo dọc trục của bê tông: R bt.ser = 1.55 (MPa)
+ Ared là diện tích tiết diện ngang quy đổi của cấu kiện
A red = A + A ′ s + A s = b h + A ′ s + A s = 0.104 m 2 + Ired là momen quán tính của tiết diện quy đổi của cấu kiện đối với trọng tâm
= 8.7 × 10 −5 m 4 + St.red là momen tĩnh của tiết diện quy đổi đối với thớ bê tông chịu kéo nhiều hơn
2+ A ′ s a ′ 0 + A s (h − a 0 ) = 5.24 × 10 −3 m 3 + Chiều cao vùng nén trong trường hợp tính Mcrc được xác đinh thông qua momen tĩnh và tiết diện quy đổi của tiết diện không xảy ra vết nứt
Thoả mãn điều kiện hình thành vết nứt
2.7.1.2 Tính toán bề rộng vết nứt cho 1 tiết diện
Điều kiện đảm bảo bề rộng vết nứt là a_crc ≤ [a_crc.u] Vết nứt dài hạn được xác định bằng công thức a_crc = a_crc1 Vết nứt ngắn hạn được xác định bằng công thức a_crc = a_crc1 + a_crc2 − a_crc3.
Acrc1 là bề rộng vết nứt phát sinh từ tác động dài hạn của tải thường xuyên và tải tạm thời dài hạn; acrc2 là bề rộng vết nứt do tác động ngắn hạn của tải thường xuyên và tải tạm thời.
+ acrc3 là bề rộng vết nứt do tác động ngắn hạn của tải thường xuyên và tải tạm thời dài hạn
- Bề rộng vết nứt cho 1 tiết diện dưới tác dụng của momen tương ứng được xác định theo công thức: a crc.i = (φ 1 φ 2 φ 3 s σ s L s )/E s Trong đó:
+ 1, 2, 3 là các hệ số kể đến ảnh hưởng của thời hạn tác động của tải trọng, hình dạng bề mặt thép và đặc điểm chịu lực
+ s là ứng suất trong cốt thép chịu kéo Tính toán theo công thức σ s = (M i (h 0 − Y c ). s1 )/I red + s1 là hệ số quy đổi cốt thép về bê tông
(Trong các công thức tính nứt cho phép lấy s1 = s2 Nghĩa là hệ số quy đổi cốt thép chịu kéo và chịu nén về bê tông là bằng nhau)
18.5 = 16.22 + Momen quán tính của tiết diện ngang quy đổi
+ Chiều cao vùng nén xác định theo công thức: y c = h 0 {[(μ s s1 + μ ′ s s1 ) 2
1 × 0.08 = 3.15 × 10 −3 + Ls là khoảng cách cơ sở giữa các vết nứt kề nhau Xác định theo công thức và các điều kiện dưới đây
• Abt diện tích vùng bê tông chịu kéo
• As là diện tích thép chịu kéo
• ds đường kính danh nghĩa ∅10a200
- Bề rộng vết nứt do tác động dài hạn: M 1 = 4.01 (kN m)
- Bề rộng vết nứt cho 1 tiết diện dưới tác dụng của momen tương ứng được xác định theo công thức: a crc1 = (φ 1 φ 2 φ 3 s σ s L s )/E s = 2 × 10 −4 (m) = 0.2 (mm) Trong đó:
Ứng suất trong cốt thép chịu kéo được tính bằng công thức σ_s = (M_i · (h0 − Y_c) · α_s1) / I_red, với kết quả σ_s = 143035 kN/m^2 tại điều kiện đã cho Khoảng cách giữa các vết nứt kề nhau được xác định là L_s = 0.4 m Các hệ số điều chỉnh gồm φ1 = 1.4, φ2 = 0.5, φ3 = 1 và ψ_s = 1 Hệ số φ_l mô tả thời hạn tác dụng của tải trọng, bằng 1.0 đối với tải trọng ngắn hạn và 1.4 đối với tải trọng dài hạn.
+ 2 là hệ số, kể đến loại hình dạng bề mặt của cốt thép dọc, lấy bằng: 0.5 − đối với cốt thép có gân và cáp; 0.8 − đối với cốt thép trơn
+ 3 là hệ số, kể đến đặc điểm chịu lực, lấy bằng: 1.0 − đối với cấu kiện chịu uốn và chịu nén lệch tâm; 1.2 − đối với cấu kiện chịu kéo
- Bề rộng vết nứt do tác động ngắn hạn: M 2 = 4.798 (kN m)
- Bề rộng vết nứt cho 1 tiết diện dưới tác dụng của momen tương ứng được xác định theo công thức: a crc2 = (φ 1 φ 2 φ 3 s σ s L s )/E s = 1.68 × 10 −4 (m) = 0.168 (mm) Trong đó:
+ Ứng suất trong cốt thép chịu kéo Tính toán theo công thức σ s = (M i (h 0 − Y c ). s1 )/I red = 168207 (kN/m 2 )
+ Ls là khoảng cách cơ sở giữa các vết nứt kề nhau: 𝐿 𝑠 = 0.4 𝑚 φ 1 = 1 φ 2 = 0.5 φ 3 = 1 s = 1
- Bề rộng vết nứt do tác động ngắn hạn: 𝑀 3 = 4.01(𝑘𝑁 𝑚)
- Bề rộng vết nứt cho 1 tiết diện dưới tác dụng của momen tương ứng được xác định theo công thức: a crc3 = (φ 1 φ 2 φ 3 s σ s L s )/E s = 1.43 × 10 −4 (m) = 0.143 (mm) Trong đó:
+ Ứng suất trong cốt thép chịu kéo Tính toán theo công thức σ s = (M i (h 0 − Y c ). s1 )/I red = 143035 (kN/m 2 )
+ Ls là khoảng cách cơ sở giữa các vết nứt kề nhau: L s = 0.4 m φ 1 = 1 φ 2 = 0.5 φ 3 = 1 s = 1
- Bề rộng vết nứt dài hạn a crc = a crc1 = 0.2 (mm) ≤ [a crc.u ] = 0.3 (mm)
Đảm bảo điều kiện bề rộng vết nứt dài hạn
- Bề rộng vết nứt ngắn hạn a crc = a crc1 + a crc2 − a crc3 = 0.28(mm) a crc = 0.23 (mm) ≤ [a crc.u ] = 0.4 (mm)
Đảm bảo điều kiện bề rộng vết nứt ngắn hạn
Như vậy sàn đảm bảo điều kiện kiểm tra nứt
2.7.2 Kiểm tra điều kiện hình thành vết nứt tại nhịp
Làm tương tự ở gối ta được:
Thoả mãn điều kiện hình thành vết nứt
- Bề rộng vết nứt dài hạn a crc = a crc1 = 0.15 (mm) ≤ [a crc.u ] = 0.3 (mm)
Đảm bảo điều kiện bề rộng vết nứt dài hạn
- Bề rộng vết nứt ngắn hạn a crc = a crc1 + a crc2 − a crc3 = 0.37(mm) a crc = 0.17 (mm) ≤ [a crc.u ] = 0.4 (mm)
Đảm bảo điều kiện bề rộng vết nứt ngắn hạn
Như vậy sàn đảm bảo điều kiện kiểm tra nứt
Kiểm tra độ võng của ô sàn S5
Xét ô sàn S5 có kích thước 4×5 m, trong quá trình kiểm tra hình thành vết nứt ô sàn này đã cho thấy sự xuất hiện của vết nứt Vì vậy, ta cần tiến hành đánh giá theo trường hợp cấu kiện có vết nứt và áp dụng công thức liên quan để xác định mức độ và phạm vi ảnh hưởng của vết nứt.
• (1/r)1 là độ cong do tác dụng ngắn hạn của tải trọng thường xuyên và tải trọng tạm thời
• (1/r)2 là độ cong do tác dụng ngắn hạn của tải trọng thường xuyên và tải trọng tạm thời dài hạn
• (1/r)3 là độ cong do tác dụng dài hạn của tải trọng thường xuyên và tải trọng tạm thời dài hạn
Giả thiết thành phần dài hạn của hoạt tải chiếm phần tải toàn phần Có thể xác định độ cong của tiết diện với:
• (1/r)1 là độ cong do tác dụng ngắn hạn của TT + HT
• (1/r)2 là độ cong do tác dụng ngắn hạn của TT + HT
• (1/r)3 là độ cong do tác dụng dài hạn của TT + HT
M1 = 4.798 (kN.m) (Tác dụng ngắn hạn của 1TT+1HT)
M2 = 4.01 (kN.m) (Tác dụng ngắn hạn của 1TT+ HT)
M3 = 4.01 (kN.m) (Tác dụng dài hạn của 1TT+ HT)
- Khi có tác dụng ngắn hạn của toàn bộ tải trọng (1/r)1 Độ cong của 1 tiết diện dưới tác dụng của momen tương ứng xác định theo công thức:
• D là độ cứng của tiết diện xác định theo công thức dưới đây
• Eb1 là Modun biến dạng của bê tông chịu nén được xác định phụ thuộc vào thời hạn tác dụng của tải trọng
Eb1 = Eb.red = Rb.ser / b1.red.= 12333333 (kN/m 2 )
Ired được xác định tương tự như trong công thức tính toán bề rộng vết nứt Với các hệ số quy đổi cốt thép về bê tông được xác định như sau, nhằm xác lập mối liên hệ giữa thép và bê tông trong quá trình phân tích và thiết kế, đảm bảo tính an toàn và hiệu quả của kết cấu.
• Hệ số s lấy bằng 1 do đó s1 và s2 sẽ khác nhau do hệ số b1.red khác nhau cho trường hợp dài hạn
+ Chiều cao vùng nén xác định theo công thức: y c = h 0 {[(μ s s1 + μ ′ s s1 ) 2
Trong phân tích kết cấu, tác dụng của tải trọng ngắn hạn và tải trọng dài hạn được xem xét dưới góc độ biến dạng và độ cong của tiết diện Khi một tiết diện chịu momen uốn, độ cong tại mỗi điểm được xác định bằng công thức κ = M/(EI), trong đó κ là độ cong, M là momen uốn, E là môđun đàn hồi của vật liệu và I là tích chập của tiết diện Việc nhận diện đúng tác động của tải trọng thường xuyên và tải trọng tạm thời giúp dự báo sự biến dạng hình học và phân phối ứng suất theo thời gian, từ đó hỗ trợ thiết kế tối ưu, đảm bảo độ bền và an toàn cho kết cấu.
• D là độ cứng của tiết diện xác định theo công thức dưới đây
• Eb1 là Modun biến dạng của bê tông chịu nén được xác định phụ thuộc vào thời hạn tác dụng của tải trọng
Eb1 = Eb.red = Rb.ser / b1.red = 12333333 (kN/m 2 )
Trong quy trình thiết kế, Ired được xác định tương tự như trong công thức tính toán bề rộng vết nứt, và các hệ số quy đổi giữa cốt thép và bê tông được xác định một cách cụ thể như sau.
• Hệ số s lấy bằng 1 do đó s1 và s2 sẽ khác nhau do hệ số b1.red khác nhau cho trường hợp dài hạn
+ Chiều cao vùng nén xác định theo công thức: y c = h 0 {[(μ s s1 + μ ′ s s1 ) 2
Khi xét tác dụng dài hạn của tải trọng thường xuyên và tải trọng tạm thời dài hạn theo quy luật (1/r)^3, độ cong của một tiết diện chịu momen uốn tương ứng được xác định theo một công thức đặc thù liên quan đến momen uốn và tính chất hình học của tiết diện Việc xác định độ cong này cho phép dự báo biến dạng và hành vi của cấu kiện dưới tác động của tải trọng lặp lại, từ đó hỗ trợ thiết kế an toàn, bền và hiệu quả Nhờ đó người ta có thể tính toán momen uốn và độ cong tại từng điểm của tiết diện để đưa ra các giải pháp thiết kế tối ưu, phù hợp với điều kiện tải thực tế.
• D là độ cứng của tiết diện xác định theo công thức dưới đây
• Eb1 là Modul biến dạng của bê tông chịu nén được xác định phụ thuộc vào thời hạn tác dụng của tải trọng
Eb1 = Eb.red = Rb.ser / b1.red = 7708333 (kN/m 2 )
Ired được xác định tương tự như trong công thức tính toán bề rộng vết nứt, nhằm mô tả ảnh hưởng của thép gia cường lên diễn biến của vết nứt trong bê tông Để quy đổi cốt thép sang bê tông, các hệ số quy đổi được xác định như sau: các hệ số này phản ánh mối quan hệ giữa đường kính, phân bố và liên kết giữa thép và bê tông, từ đó điều chỉnh giá trị Ired và đảm bảo tính chính xác của mô hình bề rộng vết nứt trong thiết kế kết cấu.
• Hệ số s lấy bằng 1 do đó s1 và s2 sẽ khác nhau do hệ số b1.red khác nhau cho trường hợp dài hạn
+ Chiều cao vùng nén xác định theo công thức: y c = h 0 {[(μ s s1 + μ ′ s s1 ) 2
= 0.0299(m) = 29.93 (mm) Độ võng của tiết diện giữa sàn: f = (1 r) = (1 r)
Do L = 4,25m bản sàn thuộc loại sàn tầng nhìn thấy ta tra từ (mục a), bảng M.1 TCVN 5574:2018 ta tính toán được độ võng giới hạn như sau: f u = L
Như vậy sàn thỏa điều kiện độ võng
THIẾT KẾ CẦU THANG BỘ
Kiến trúc
Với quy mô công trình lớn và không gian rộng, lưu lượng người đi lại sẽ rất cao nên hệ thống cầu thang bộ phải được thiết kế tối ưu để bảo đảm thông thoáng và an toàn cho người dùng Việc bố trí cầu thang bộ phù hợp giúp duy trì nhịp di chuyển, giảm ùn tắc và nâng cao hiệu quả vận hành của công trình.
Nhiệm vụ thiết kế: cầu thang bộ tầng 2 đến tầng sân thượng, nằm giữa trục B-C Kiến trúc và cấu tạo được thể hiện trong hình vẽ dưới đây:
Hình 3 1 Mặt bằng cầu thang
Hình 3 2 Mặt cắt cầu thang
Số liệu tính toán
- Số bậc: gồm 22 bậc, mỗi vế cao 1,7m gồm 10 bậc thang với kích thước h bậc 155mm và 2 bậc với h bậc = 150mm, b bậc = 300mm
- Chọn hb = 155 mm, lb = 300 mm
30 ÷ 35 = 131,4 ÷ 153,33(𝑚𝑚) ( lo = 4.5m: nhịp tính toán của bản thang)
3.2.1.3 Sơ bộ kích thước dầm thang
- Chọn kích thước dầm thang: bd x hd = 200 x 400 (mm)
Bê tông cấp độ bền B30: Rb = 17 MPa ; Rbt = 1,15 MPa ; Eb = 32500MPa
Thép CB400-V: Rs = Rsc = 350 MPa ; Rsw = 350 MPa ; Es = 200000 MPa
3.2.2.1 Tải trọng tác dụng lên bản nghiêng
Hình 3 3 Cấu tạo bản thang
Chiều dày tương đương của các lớp cấu tạo bậc thang theo phương bản xiên:
Bảng 3 1 Tải trọng thường xuyên các lớp cấu tạo bản nghiêng
Lớp cấu tạo Trọng lượng riêng (kN / m3 )
Hệ số vượt tải n Tĩnh tải tính toán (kN / m2 ) Đá hoa cương 24 0.02 0.027 1.20 0.78
3.2.2.2 Tải trọng tác dụng lên bản chiếu nghỉ
Cấu tạo bản chiếu nghỉ:
Hình 3 4 Cấu tạo bản chiếu nghỉ
Tải trọng thường xuyên tác dụng lên bản chiếu nghỉ:
Bảng 3 2 Tải trọng thường xuyên bản chiếu nghỉ
Tải trọng Vật liệu Chiều dày
Lớp cấu tạo Đá hoa cương 20 24 1.2 0.58
Lớp bê tông cốt thép 130 25 1.1 3.575
- Tải tính toán trên 1m bản: q2 = 5,645 + 3,9 = 9,295 (kN/m2)
Cắt một dãy có bề rộng b=1m để tính
Xét tỷ số hd/hb: d b h 300
Quan niệm của một số sách tham khảo cho rằng liên kết giữa bản thang và dầm chiếu nghỉ là khớp khi hd/hs < 3 và là ngàm khi hd/hs ≥ 3 Tuy nhiên thực tế tính toán cầu thang trong kết cấu bê tông toàn khối cho thấy không có liên kết nào là ngàm tuyệt đối hay khớp tuyệt đối; liên kết này là liên kết bán trung gian, phụ thuộc độ cứng tương quan giữa bản thang và dầm chiếu nghỉ, và hd/hs < 3 cho thấy tính khớp gần đúng, ngược lại thì gần như ngàm Nếu coi là ngàm sẽ dẫn đến thiếu thép bụng và thừa thép gối, làm hỏng kết cấu do thiếu thép tại bụng bản thang; ngược lại, nếu coi là khớp sẽ gây thiếu thép gối và thừa thép bụng, kết cấu không bị phá hoại ngay mà có nứt ở gối và có xu hướng chuyển về sơ đồ khớp Tuy nhiên trong thực tế, nứt ở gối khiến lớp gạch lót bong ra, do đó thiết kế phải tránh nứt tại gối.
Tính toán theo sơ đồ từng vế thang
3.3.1 Tính toán bản thang và bản chiếu nghỉ
Do bản thang đổ bê tông sau khi thi công dầm và sàn nên bản thang và sàn không tạo thành khối toàn khối Ta xem bản thang như một liên kết khớp ở hai đầu, có mối nối chịu lực với phần sàn phía trên và phía dưới Vì vậy, cần chú ý đến thiết kế và kiểm tra liên kết giữa bản thang và sàn để đảm bảo khả năng chịu lực, truyền tải tải trọng và sự ổn định của toàn hệ thống.
Liên kết với dầm chiếu nghỉ là gối di động vì trọng lượng thang lớn hơn trọng lượng dầm chiếu nghỉ nên có khả năng gây chuyển vị theo phương ngang Còn liên kết bản thang và dầm chiếu tới luôn là liên kết gối cố định vì trọng lượng bản thang luôn nhỏ hơn trọng lượng của dầm sàn nên không thể làm dịch chuyển theo phương ngang.
Hình 3 5 Tải trọng ngắn hạn tác dụng lên vế thang
Hình 3 6 Tải trọng dài hạn tác dụng lên vế thang
Hình 3 7 Biểu đồ Momen của Vế thang 1 (kNm)
Trong thực tế, khi bản thang không tạo đủ lực đạp để gây chuyển dịch theo phương ngang tại liên kết với dầm chiếu tới, liên kết giữa dầm chiếu nghỉ và thang sẽ đóng vai trò gối cố định Tình huống này dẫn tới xuất hiện moment tại vị trí gãy khúc, do đó cần bố trí thép gia cường tại vị trí đó để đảm bảo khả năng chịu lực và chống nứt.
Do sơ đồ tính coi liên kết là khớp, nó cho phép quay tự do tại gối, nhưng thực tế không có liên kết nào là lý tưởng như vậy nên cấu kiện sẽ không xoay được như mô hình Để chống xoay và ngăn nứt ở gối, cần bố trí 30%–40% để chống xoay (chống nứt cho gối) và 70% bố trí cho nhịp.
Kết quả tính cốt thép cho bản thang và bản chiếu nghỉ theo sơ đồ từng vế thang được tóm tắt trong Bảng 3.3
Bảng 3.3 Tính toán cốt thép bản thang và bản chiếu nghỉ theo sơ đồ từng vế thang
Chọn bố trí thép tại nhịp : ∅10a200
Chọn bố trí thép tại gối : ∅10a200
3.3.1 Tính thép ô bản chiếu nghỉ
3.3.1.1 Sơ bộ ô bản chiếu nghỉ
Tính bản chiếu nghỉ giống ô sàn
Để xác định sơ đồ tính của mỗi ô sàn, ta dùng hệ số α = L2/L1, trong đó L1 là chiều dài theo phương cạnh ngắn và L2 là chiều dài theo phương cạnh dài của ô bản Việc này cho phép đánh giá tỉ lệ khổ ô và tối ưu hóa thiết kế kết cấu, thi công và hiệu suất chịu lực của sàn dựa trên kích thước các ô bản.
- Nếu L2/L1 > 2 thì ô sàn thuộc loại bản dầm, bản làm việc một phương
- Nếu L2/L1 ≤ 2 thì ô sàn thuộc loại bản kê, bản làm việc hai phương
Sơ đồ tính sàn 1 phương:
Cấu tạo bản chiếu nghỉ:
Hình 3 9 Cấu tạo bản chiếu nghỉ Bảng 3.4 Tải trọng thường xuyên bản chiếu nghỉ
Tải trọng Vật liệu Chiều dày
Lớp cấu tạo Đá hoa cương 20 24 1.2 0.58
Lớp bê tông cốt thép 130 25 1.1 3.575
3.3.1.3 Sơ đồ tính của ô bản chiếu nghỉ
Sơ đồ tính ô bản chiếu nghỉ
Hình 3 8 Sơ đồ tính dầm chiếu nghỉ
Sử dụng phần mềm SAP2000, dựng sơ đồ tính
Hình 3 12 Biểu đồ Moment của bản chiếu nghỉ (kNm)
3.3.3.3 Tính toán cốt thép ô bản chiếu nghỉ
Bảng 3.4 Bảng tính cốt thép ô bản chiếu nghỉ
Chọn bố trí thép tại nhịp : ∅10a200
Chọn bố trí thép tại gối : ∅10a200
- Bước cốt đai theo tính toán:
Chọn n = 2 nhánh, dsw = 0,008 (m) s tt = R sw n.π d sw 2
- Bước cốt đai theo cấu tạo: s ct = h 0
- Bước cốt đai lớn nhất: s max = R bt b h 0 2
Chọn s = min (stt; sct; smax) = 15 (cm);
→ Chọn ∅8a100 bố trí ở đoạn L/4 hai đầu dầm
→ Chọn ∅8a200 bố trí ở đoạn L/2 giữa dầm
CHƯƠNG 4 THIẾT KẾ KHUNG TRỤC 2 5.1 Lập mô hình etabs tính toán công trình
5.1.1 Mô hình hóa công trình Để xác định nội lực sử dụng chương trình tính kết cấu ETABS Đây là một chương trình tính toán kết cấu rất mạnh hiện nay và được ứng dụng khá rộng rãi để tính toán KC công trình Chương trình này tính toán dựa trên cơ sở của phương pháp phần tử hữu hạn, sơ đồ đàn hồi
5.1.1.1 Xác định sơ bộ kích thước tiết diện các cấu kiện
Kích thước tiết diện dầm, sàn đã được tính ở chương 2 Do đó, ta chỉ tính toán thêm kích thước tiết diện cột sơ bộ
• Tiết diện cột được chọn sơ bộ theo công thức:
+ Với bê tông có cấp độ bền B30 thì Rb = 17 MPa = 17000 (kN/m 2 ), thép
+ gb: Hệ số điều kiện làm việc của bê tông gb= 1.0
+ kt: hệ số xét đến ảnh hưởng khác như mômen uốn, hàm lượng cốt thép, độ mảnh của cột
Với cột biên ta lấy kt = 1.3÷1.5 Với cột trong nhà ta lấy kt = 1.1÷1.3 Với cột góc nhà ta lấy kt = 1.5÷1.8 N: lực nén được tính toán gần đúng như sau:
− Trong đó: mS: số sàn phía trên tiết diện đang xét
FS là diện tích mặt sàn truyền tải trọng lên cột đang xét; q là tải trọng tương đương tính trên mỗi mét vuông mặt sàn Giá trị q được lấy theo kinh nghiệm thiết kế và áp dụng cho các tính toán kết cấu, với sàn nhà ở ta lấy q = 10 kN/m^2.
Hình 5 1 Diện chịu tải cột khung trục 2
Hàm lượng thép k F tt b h Fchọn
(m2) (kN/m2) (kN) cm2 (cm) (cm) cm2 (cmxcm)
→ Chọn kích thước tiết diện cột 2A,2D :
Tiết diện = 55x65 cm (A = 3575 cm2) áp dụng tầng hầm B1 đến tầng trệt
Tiết diện = 50x60 cm (A = 3000 cm2) áp dụng tầng 1 đến tầng 2
Tiết diện = 45x55 cm (A = 2475cm2) áp dụng từ tầng 3 đến tầng 4
Tiết diện = 40x50 cm (A = 2000cm2) áp dụng từ tầng 5 đến tầng 7
Tiết diện = 35x45 cm (A = 1575cm2) áp dụng từ tầng 8 đến tầng 10
Tiết diện = 30x40 cm (A = 1200cm2) áp dụng từ tầng 1 đến tầng thượng Điều kiện khống chế độ mảnh: λ = l 0 b ≤ 28.8s Trong đó: l0 là chiều dài tính toán cột lớn nhất:
Hàm lượng thép k F tt b h Fchọn
(m2) (kN/m2) (kN) (cm2) (cm) (cm) cm2 (cmxcm)
Tầng thượng 76,5 10 765 0,03 1,1 306,00 30,00 x 40,00 1200 Tầng 13 76,5 10 1530 0,03 1,1 612,00 30,00 x 40,00 1200 Tầng 12 76,5 10 2295 0,03 1,1 918,00 30,00 x 40,00 1200 Tầng 11 76,5 10 3060 0,03 1,1 1224,00 40,00 x 50,00 2000 Tầng 10 76,5 10 3825 0,03 1,1 1530,00 40,00 x 50,00 2000 Tầng 9 76,5 10 4590 0,03 1,1 1836,00 45,00 x 55,00 2475 Tầng 8 76,5 10 5355 0,03 1,1 2142,00 45,00 x 55,00 2475 Tầng 7 76,5 10 6120 0,03 1,1 2448,00 50,00 x 60,00 3000 Tầng 6 76,5 10 6885 0,03 1,1 2754,00 50,00 x 60,00 3000 Tầng 5 76,5 10 7650 0,03 1,1 3060,00 55,00 x 65,00 3575 Tầng 4 76,5 10 8415 0,03 1,1 3366,00 55,00 x 65,00 3575 Tầng 3 76,5 10 9180 0,03 1,1 3672,00 60,00 x 70,00 4200 Tầng 2 76,5 10 9945 0,03 1,1 3978,00 60,00 x 70,00 4200 Tầng 1 76,5 10 10710 0,03 1,1 4284,00 65,00 x 75,00 4875 Tầng trệt 76,5 10 11475 0,03 1,1 4590,00 65,00 x 75,00 4875 Hầm B1 76,5 10 12240 0,03 1,1 4896,00 70,00 x 75,00 5250
→ Chọn kích thước tiết diện cột 2B,2C :
Tiết diện = 70x75 cm (A = 5250 cm2) áp dụng tầng hầm B1
Tiết diện = 65x75cm (A = 4875cm2) áp dụng từ tầng trệt đến tầng 1
Tiết diện = 60x70 cm (A = 4200cm2) áp dụng từ tầng 2 đến tầng 3
Tiết diện = 55x65 cm (A = 3575cm2) áp dụng từ tầng 4 đến tầng 5
Tiết diện = 50x60 cm (A = 3000cm2) áp dụng từ tầng 6 đến tầng 7
Tiết diện = 45x55 cm (A = 2475cm2) áp dụng từ tầng 8 đến tầng 9
Tiết diện = 40x50 cm (A = 2000cm2) áp dụng từ tầng 10 đến tầng 11
Tiết diện = 30x40 cm (A = 1200cm2) áp dụng từ tầng 12 đến tầng thượng
5.1.1.2 Xác định lưới mô hình
Nền tự nhiên ở cos – 3.4m so với nền công trình cos 0.00
− Chiều cao tính toán tầng trệt là: 4 (m)
− Chiều cao tầng 1đến mái là: 3.4 (m)
Với mục tiêu an toàn, giả thiết lưới định vị cho mô hình được đặt trùng với tim của dầm chính; tim cột trùng với tim dầm, và các kích thước mặt bằng tính toán được xác định như sau.
Tên trục (m) Tên trục (m) Tên trục (m)
Hình 5 2 Mô hình công trình
Hình 5 3 Mặt bằng kết cấu sàn tầng điển hình
5.2 Thiết lập tải trọng tác dụng lên công trình
5.2.1.1 Tải trọng các lớp hoàn thiện tác dụng lên sàn
Trong tính toán tải trọng thường xuyên cho sàn, tổng thành phần của các lớp cấu tạo và trọng lượng tự thân của bản BTCT được xem xét Trọng lượng tự thân của bản BTCT sẽ được phần mềm tự động tính toán dựa trên việc khai báo kích thước của các cấu kiện Hệ số Self weight multiplier được đặt là 1.1 để điều chỉnh trọng lượng tự thân cho quá trình phân tích và thiết kế.
Bảng 5 1 Tải trọng do các lớp hoàn thiện tác dụng lên sân thượng và tầng mái
STT Các lớp hoàn thiện sàn
Tổng trọng lượng các lớp hoàn thiện 1.83 - 2.272
Trọng lượng lớp hoàn thiện quy đổi 1.74 - 2.272
Bảng 5 2 Tải trọng do các lớp hoàn thiện tác dụng lên sàn các sàn điển hinh và hành lang
STT Các lớp hoàn thiện sàn
1 Bản thân kết cấu sàn 140 25 3,5 1.1 3.85
Tổng trọng lượng các lớp hoàn thiện 1.35 - 1.99
Trọng lượng lớp hoàn thiện quy đổi 1.53 1.3 1.99
Bảng 5 3 Tải trọng các lớp cấu tạo tầng hầm
STT Các lớp hoàn thiện sàn
1 Bản thân kết cấu sàn 200 25 5.00 1.1 5.50
2 Lớp trát nền+ tạo dốc 50 18 0.9 1.3 1.17
Tổng trọng lượng các lớp hoàn thiện 0.93 - 1.21
Trọng lượng lớp hoàn thiện quy đổi 0.93 1.3 1.21
Kết quả tính toán tải trọng các lớp hoàn thiện sàn vệ sinh và ban công được trình bày ở Bảng 5.4
Bảng 5 4 Tải trọng do các lớp hoàn thiện tác dụng lên sàn vệ sinh
STT Các lớp hoàn thiện sàn
1 Bản thân kế cấu sàn WC 130 25 3.25 1.1 3.58
Tổng trọng lượng các lớp hoàn thiện 1.09 - 1,352
Trọng lượng lớp hoàn thiện quy đổi 1.04 1.3 1,352
5.2.1.3 Tải trọng thường xuyên do tường xây
- Tải trọng tường truyền lên dầm dưới dạng phân bố đều được tính theo công thức:
Trong thiết kế kết cấu dầm-tường, các tham số chính gồm qt là tải trọng tường phân bố trên dầm, gt là trọng lượng riêng của tường, bt là bề rộng tường, ht là chiều cao tường phía trên dầm (sàn), và kc là hệ số kể đến ô cửa (nếu có) Ở đây kc được chọn bằng 0.7 để phản ánh ảnh hưởng của các ô cửa tới phân bố tải trọng.
Bảng 5 5 Tải trọng do tường xây
Tường dày 100 bt (m) qt (kN/m) qt*
(kN/m) bt (m) qt (kN/m) qt* (kN/m)
5.2.1.3 Tải trọng vách cứng xung quanh tầng hầm
Vách xung quanh tầng hầm là vách BTCT dày 200 (mm) Ta tính tải trọng phân bố đều như sau: g vách = n γ bt h vách δ vách = 1.1 × 25 × 3.5 × 0.2 = 19.25(kN/m)
Trong đó: n = 1.1 là hệ số vượt tải
= 25 (kN/m2) là trọng lượng riêng của bê tông hvách là chiều cao vách, lấy hvách = htầng – hdầm = 4.2 – 0.7 = 3.5 (m)
= 0.2 (m) là chiều dày vách BTCT
Hình 5 4 Tải trọng thường xuyên do lớp cấu tạo nền lên sàn tầng hầm
Hình 5 5 Tải trọng thường xuyên do lớp cấu tạo nền lên sàn tầng Trệt
Hình 5 6 Tải trọng thường xuyên do lớp cấu tạo nền lên sàn tầng điển hình
Hình 5 7 Tải trọng thường xuyên do lớp cấu tạo nền lên sàn Tầng thượng
Hình 5 8 Tải trọng thường xuyên do lớp cấu tạo nền lên sàn mái tum
Hình 5 9 Tải trọng tường 100, 200 tác dụng lên dầm tầng Trệt
Hình 5 10 Tải trọng tường 100,200 tác dụng lên dầm tầng điển hình
Như trong thiết kế kết cấu sàn trong Chương 2, theo công năng của từng ô sàn, tra
Bảng 3 trong TCVN 2737: 2023 ta được hoạt tải sử dụng của mỗi ô sàn Kết quả được trình bày trong Bảng 6.1
Bảng 5 6 Kết quả tải trọng tạm thời theo công năng của từng ô sàn
(kN/m2) Hệ số vượt tải
6 Mái bằng có sử dụng (sân thượng) 0,50 1,00 1,50 1,30 1,95
7 Mái bằng không có sử dụng 0,00 0,75 0,75 1,30 0,98
Hình 5 11 Tải trọng tạm thời tiêu chuẩn tác dụng lên sàn tầng Trệt
Hình 5 12 Tải trọng tạm thời tiêu chuẩn tác dụng lên sàn tầng điển hình
Hình 5 13 Tải trọng tạm thời tiêu chuẩn tác dụng lên sàn Tầng thượng
Hình 5 14 Tải trọng tạm thời tiêu chuẩn tác dụng lên sàn mái tum
5.1.4 Xác định tải trọng gió
Các số liệu tính toán và công thức được lấy theo đề bài và tham khảo trong TCVN 2737-2023 về tải trọng tác động và tiêu chuẩn thiết kế
Bảng 5 7 Đặc điểm công trình Địa điểm xây dựng Tỉnh, thành: Hà Nội
Vùng gió II Địa hình C
Giá trị tiêu chuẩn của tải trọng gió WK tại độ cao tương đương ze được xác định theo công thức:
𝑊 = 𝑊 3𝑠,10 𝑘(𝑧 𝑒 ) 𝑐 𝐺 𝑓 Trong đó W3s,10 là áp lực gió 3 s ứng với chu kỳ 10 năm
Hệ số tin cậy γf = 2.1 k(ze) thể hiện sự thay đổi của áp lực gió theo độ cao và địa hình ở độ cao tương đương, được nêu trong bảng 9 TCVN 2737 - 2023 Ze là hệ số tương đương được tính toán theo các trường hợp sau: a) Đối với tháp, trụ, ống, kết cấu rỗng và tương tự: ze = z; b) Đối với nhà:
0 < z ≤ b z e = b c là hệ số khí động được tính toán
Sau khi chạy mô hình Etabs ta xác định chu kì T>1s nên hệ số hiệu ứng giật
Gf là hệ số hiệu ứng giật, tính theo phụ lục E TCVN 2737 – 2023:
Giá trị tiêu chuẩn của tải trọng gió
Tải trọng gió theo phương X:
Tải trọng gió theo phương Y:
Bảng 5 8 Kết quả tính toán Gió theo phương X
Cao độ tầng Độ cao tương đương
Hệ số Bề rộng đón gió
Tải trọng gió tiêu chuẩn theo phương
Diện tích bề mặt đón gió (m²) Tải trọng gió (kN)
Tổng Tải trọng gió tc
Tổng Tải trọng gió tt h(m) z(m) Ze (m) k(ze) b(m) m D E D(đẩy) E(hút) D(đẩy) E(hút) D(đẩy) E(hút) (kN) (kN)
Bảng 5 9 Kết quả tính toán Gió theo phương Y
Cao độ tầng Độ cao tương đương
Tải trọng gió tiêu chuẩn theo phương X (kN/m²)
Diện tích bề mặt đón gió (m²) Tải trọng gió (kN)
Tổng Tải trọng gió tc
Tổng Tải trọng gió tt h(m) z(m) Ze (m) k(ze) b(m) m D E D(đẩy) E(hút) D(đẩy) E(hút) D(đẩy) E(hút) (kN) (kN)
Dựa trên số liệu quy tải trọng gió được chuyển thành lực tập trung ở từng tầng, được trình bày trong Bảng 5.8 và 5.9, chúng ta tiến hành khai báo tâm hình học cho công trình (Diaphragms) nhằm xác định vị trí và hướng phân bổ lực qua các lớp sàn Việc xác định tâm hình học giúp tối ưu phân bố tải, tăng tính ổn định của kết cấu dưới tác động của gió và làm căn cứ cho các bước thiết kế tiếp theo liên quan đến hệ thống dầm-sàn và liên kết giữa các tầng.
Hình 5 15 Khai báo tâm hình học cho công trình
Sau khi đã khai báo tâm cứng xong, ta gán tải trọng gió tĩnh theo các phương với giá trị tương ứng
Hình 5 16 Gán tải trọng gió thổi theo hướng trục X (GX)
Hình 5 17 Gán tải trọng gió thổi theo hướng trục Y (GY)
Hình 5 18 Gán tải trọng gió thổi ngược hướng trục X (GXX)
Hình 5 19 Gán tải trọng gió thổi ngược hướng trục Y (GYY)
5.3 Kiểm tra chuyển vị công trình
5.3.1 Kiểm tra chuyển vị đỉnh công trình
Theo TCVN 5574:2018 khi tính toán các kết cấu xây dựng thì độ võng (độ vồng) hoặc chuyển vị cần phải thoả mãn điều kiện:
Trong bài viết này, f là độ võng hoặc chuyển vị của các cấu kiện (hay toàn bộ kết cấu) được xác định dựa trên sự tác động của các yếu tố ảnh hưởng đến giá trị của chúng fu là độ võng hoặc chuyển vị giới hạn được quy định trong các tiêu chuẩn và giới hạn thiết kế liên quan Việc xác định f cần xem xét đầy đủ các yếu tố ảnh hưởng từ tải trọng, điều kiện làm việc, hình học và tính chất vật liệu để đảm bảo an toàn và tuân thủ các giới hạn fu được quy định trong tiêu chuẩn.
Ta xuất kết quả chuyển vị đỉnh công trình từ phần mềm ETABS và sử dụng Excel để lọc ra giá trị chuyển vị lớn nhất đem đi kiểm tra với chuyển vị giới hạn trong Bảng M4 phụ lục M
TCVN 5574:2018 quy định Để xuất chuyển vị đỉnh của công trình ta phải chuyển các Combo về tải tiêu chuẩn bằng cách chia cho các hệ số như sau: tĩnh tải chia 1.1; hoạt tải và gió chia cho 1.2 Sau đó thực hiện việc xuất chuyển vị đỉnh bằng cách Click chọn Display menu/Show tables… chọn tất cả các tổ hợp nội lực Sau khi xuất xong ta copy kết quả sang phần mềm Excel để tìm ra chuyển vị đỉnh lớn nhất cho công trình bằng công thức:
Kiểm tra chuyển vị đỉnh công trình với chuyển vị giới hạn trong Bảng M4 phụ lục M
Bảng 5 10 Chuyển vị đỉnh công trình Story Diaphragm Load Case /Combo UX UY f đỉnh m m m
Tầng mái Tamhinhhoc Bao Max 0.0192 0.0283 0.0341
Tầng mái Tamhinhhoc Bao Min -0.00002 -0.00006 -0.00007 Kiểm tra: (theo Bảng M4 phụ lục M TCVN 5574:2018)
Công trình thỏa điều kiện về chuyển vị đỉnh
5.3.2 Kiểm tra chuyển vị lệch tầng
Tính thép dầm cầu thang
7.1 Tổng quát về công trình
Tên công trình: Chung cư Liberty
Vị trí xây dựng: Nguyễn Thị Thập, Phường Tân Thuận, Quận 7, TP Hồ Chí Minh
Quy mô công trình gồm một tầng hầm và tám tầng nổi, kèm một sân thượng Tầng hầm được sử dụng để xe và khu kỹ thuật Trên mặt bằng tầng trệt là Sảnh chính, phòng quản lý và bảo vệ, cùng căn tin Từ tầng 2 đến tầng 8 là các tầng điển hình dành cho căn hộ Tầng thượng nằm ở trên cùng của công trình.
Công trình có chiều cao 34,7 m nên cần sử dụng cần cẩu tháp để phục vụ các công tác cẩu vật liệu và đổ bê tông từ tầng 3 trở lên, do xe bơm bê tông hạn chế về độ cao Diện tích mặt bằng thi công điển hình của dự án là 25,1 m x 40,4 m, đảm bảo khu vực làm việc rộng rãi cho các hoạt động thi công và lắp đặt hệ thống kết cấu.
Sử dụng 1 cần trục tháp cho công trình cố định
Căn cứ vào công trình và tầm hoạt động vị trí xa nhất ta lựa chọn cần trục tháp mã hiệu HPCT-5013 có các thông số sau:
- Tải trọng nâng tầm với xa nhất: 1.3T
- Đối trọng: LPm → tải trọng T
- Tốc độ quay: 0.6 vòng/phút
- Tốc độ xe con: 40.5 m/phút
